KR20150031059A

KR20150031059A - 패턴 인식 기술에 의한 범죄 예방 폐쇄 회로 티비 장치 개선

Info

Publication number: KR20150031059A
Application number: KR20130110558A
Authority: KR
Inventors: 유하영
Original assignee: 유하영
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2015-03-23

Abstract

본 발명에 따르면, CCTV 카메라로부터 획득되는 영상으로부터 행동패턴을 추출하여 비교 분석함으로써, 위험 상황이 발생한 해당 지역을 용이하게 감시하고 실시간 대처할 수 있다. 기존CCTV의 단순 기능에서 벗어나 화상 인식을 통한 범죄예방의 목적이 더 중요한 요소로 되어 이중 안전에 대한 심리적 안정과 보안 담당자의 부재 시에도 카메라와 RFID의 접목을 통한 이중 보완 감시 시스템이 이발명의 특징이라 할 수 있다. 본 발명에 따르면, CCTV 카메라로부터 획득되는 영상으로부터 신규 행동패턴을 추출하여 데이터베이스화함으로써, 다양한 모니터 상황에 대해 자동으로 판단할 수 있다. 본 발명에 따르면, 관리자가 영상감시용 모니터로부터 떨어진 상태에서도 긴급 상황에서 영상감시용 모니터를 확인하여 즉각적으로 대처할 수 있다. 이에 따라 경비 인원을 절감할 수 있게 된다.
CCTV 카메라(1-4), 패턴인식 장치부(1-2), 모니터(1-5), 보안관리 장치부(1-1), 영상수집 장치(1-8), 영상 저장 장치(1-7) 및 RFID장치부(1-6)를 포함한다. 이때, 패턴인식 장치부(1-2)는 획득영상 처리부, 녹화영상, 영상특성 분석부, 행동패턴 DB, 상황 대처부, 선택사항 입력부, 출력영상 제어부 및 무선통신 모듈을 포함할 수 있다. CCTV 카메라(1-4)는 적어도 둘 이상 구비되며, 통상적으로 복수의 감시 영역/구역 내에 설치되어 각각 감시 영역의 영상을 촬영한다.
본 발명의 일실시예에 따른 패턴인식을 통한 출입통제시스템에 따르면, 인공 지능의 대표적 알고리즘인 신경 회로망을 이용하여 인간 두뇌와 같이 패턴을 인식함으로써 객체를 보다 정확히 인식할 수 있도록 하고, 더 나아가 범죄 예방과 범인 검거에 활용 가능케 하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

패턴 인식 기술에 의한 범죄 예방 폐쇄 회로 티비 장치 개선{ The Development Of CCTV For Security By Pattern Recognition Technology}

패턴 인식기술, CCTV, 범죄예방.

전자 산업의 발전과 컴퓨터 및 주변 기기의 발전에 힘입어 연구소 혹은 은행 등과 같은 공공 기관에서는 점차 소수의 경비원만으로 운영 가능한 24시간 감시 체제인 전자 감시 체제가 도입되고 있으며, 이러한 전자 감시 체제의 일예로서 얼굴 인증 시스템을 들 수 있다. 얼굴 인증 시스템에서 일반적으로 사용되고 있는 얼굴 인식 방법에는 다음과 같은 방법들이 있다. 첫 번째로, 국소 특징 분석 방법이 있다. 국소 특징 분석 방법은 주성분 분석을 얼굴 인식에 적용하여 고유 얼굴을 제작 한다. 얼굴의 집합은 소수의 전역적인 고유 벡터를 이용하여 표현되며, 그 입력 집합에서 주요 변화들을 코드화하며 이것을 이용하여 고유 얼굴과 평균 얼굴을 제작한다. 주어진 고유 얼굴에서 각 얼굴은 가중치의 벡터로 구성된다. 가중치는 이미지를 내적 연산을 통해 고유 얼굴 평면으로 투영함으로써 얻어진다. 얼굴 인식은 데이터베이스에 기록된 이미지와의 비교에 의해서 가중치가 가장 가까운 것이 선택된다. 이 방법을 사용하면 조명, 방향, 크기의 영향도 극복할 수 있다. 하지만, 이러한 방법에서는 이미지를 전체적으로 처리하기 때문에 크고 복잡한 데이터 집합을 처리할 때 생기는 문제점을 극복하지 못한다. 그럼에도 불구하고, 이 방법은 현재 많이 연구되고 있으며, 성별 및 인종 인식에 적용하기 위한 시도가 계속되고 있다. 외부 및 특정 지역에는 많은 보안용 CCTV가 설치되어 있다. 예를 들면, 빌딩, 아파트단지 등의 경비중앙 관리실에서 모니터링되는 CCTV들도 있고, 보안업체에서 관리하는 CCTV, 경찰 및 관공서에서 범죄예방, 쓰레기 투기등의 공익 목적으로 설치 및 관리되는 CCTV들도 있다. 하지만, 이를 모니터링하는 인원의 한계 때문에 감시자가 각각의 카메라들에 대한 영상을 전체적으로 확인하는 것은 불가능한 것이 현실이다.

이러한 부분을 보완하기 위해, CCTV 전문업체에서는 물체 및 인체감지 기능, 특정인 또는 특정집단의 지정 트래킹 기능 등, 많은 부가 기능들을 접목시키고 있다. 하지만, 이러한 기능들은 모니터 화면을 모니터링 하는 사람이 직접 조작해야 하며, 또는 이러한 기능들이 소프트웨어적으로 처리가 된다고 하더라도 모니터링 인원이 직접 눈으로 관찰하는 것에 대한 보조적인 기능에 불과하다.

또한, 많은 보안/감시용 CCTV들이 존재하지만, 전술한 일반적인 CCTV 카메라의 모니터링과 같이, CCTV 기능들의 한계로 인해서 여전히 범죄율은 높아지고 있는 것이 현실이며, 현재의 CCTV 기능들은 범죄 발생 후, 이를 확인하거나, 또는 증거를 확보하기 위한 수동적인 대처 방법으로 사용될 뿐이다. 예를 들면, 엘리베이터 내에서의 영유아 납치사건, 엘리베이터 내의 폭행/폭력 및 성추행/성폭행 사건, 건물 내 및 아파트 단지 내의 외곽 지역에서의 범죄, 노상의 범죄 등 범죄가 발생된 시점에 적극적으로 대응하는 것이 아니라, 범죄가 일어난 후에 이러한 범죄의 증거확보의 수단으로 활용되는 것이 현실이다.

본 발명의 구성은 CCTV카메라와, CCTV모니터와, CCTV카메라에서 촬영된 영상을 화상 처리하여 상기 CCTV모니터로 전송하는 화상처리기 및 상기 기기들에 전력을 공급하는 전원부와; RFID 장치의 출입자에 주어진 출입 장치와 비교하여 화면이 획득된 장소의 일치 여부를 판단하고 이를 관리자에게 송신해주는 영상 분석 장치와; 상기 영상 분석 장치에서 판단된 자료를 이용하여 사고가 발생한 경우 이를 관리자에게 통보해주는 운영단말과 사고발생시 운영자가 알 수 있도록 경보음을 울려주는 경보기로 구성되는 통상의 CCTV를 이용한 사고 감시 장치를 개량한 것이다. 본 발명은 상기 영상 분석장치에 대한 부분이 특징적인 구성요소이다. 즉, 사고가 발생하지 않은 상태의 정상영상을 저장하고 있는 곳으로 제어부와 전기적으로 연결되어 제어부에 정상영상 데이터를 공급해주는 정상화면 저장부와; CCTV카메라에 의해 획득되고 화상 처리기에서 처리된 영상을 화면처리기로부터 수신 받아 전기적으로 연결된 제어부에 공급해주기 위한 현재화면 수신부와; 상기 정상화면 저장부와 현재화면 수신부와 전기적으로 연결되어 현재화면 수신부로부터 수신되는 영상을 정상 영상 저정부에 저장되어 있는 해당 화면의 정상영상과 비교하여 현장의 사고발생 유무를 판단하는 제어부와; 상기 제어부에서의 판단결과를 운영단말부로 송신하기 위한 판단결과 송신부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 CCTV를 이용한 사고감시방법은 사고발생 전의 정상영상을 저장하는 제 1단계와; 사고발생시의 현장의 영상을 획득하는 제 2단계와; 상기 제 1단계에서의 영상과 제 2단계에서의 영상을 비교하여 화면상의 변화여부에 따라 사고발생유무를 판단하는 제 3단계와; 상기 제 3단계에서 화면상의 변화에 의해 사고가 발생한 것으로 판단된 경우 유선 또는 무선통신방식에 의해 운영자에게 사고의 발생을 통보하는 제 4단계로 이루어지는 통상의 사고감시방법을 개량한 것이다. 전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, CCTV 카메라들로부터 획득되는 영상으로부터 행동패턴을 추출하여 비교 분석함으로써, 위험 상황이 발생한 해당 지역을 감시하고 실시간 대처할 수 있는 행동패턴 데이터베이스를 이용한 능동형 영상감시 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다. 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, CCTV 카메라로부터 획득되는 영상으로부터 신규 행동패턴을 추출하여 데이터베이스화함으로써, 다양한 모니터 상황에 대해 자동으로 판단할 수 있는 행동패턴 데이터베이스를 이용한 능동형 영상감시 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다. 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 관리자가 영상감시용 모니터로부터 떨어진 상태에서도 긴급상

황에서 영상감시용 모니터를 확인하여 즉각적으로 대처할 수 있는 행동패턴 데이터베이스를 이용한 패턴인식 영상 감시 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 입력 상태, 즉, 인식하려고 시도하는 패턴을 출력 상태, 즉, 인식하도록 훈련된 패턴으로 매핑하는데 매우 유용한 신경망을 활용하여 신분 확인 및 출입 통제를 보다 효과적으로 수행하는 패턴인식과 RFID인식을 통한 출입통제시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 패턴인식을 통한 출입 통제시스템은, RFID리더(1-6)를 통한 기존의 출입자 확인을 하는 RFID장치부(1-3)하나 이상의 객체를 포함하는 화상데이터를 입력받는 입력부; 상기 입력부로부터 입력된 화상데이터에 대해 전처리를 수행하는 패턴인식 장치부(1-2); 객체 인식에 필요한 특징을 추출하는 특징 추출부; 상기 특징 추출부에서 추출한 특징을 이용하여 패턴을 학습하는 패턴 학습부; 상기 패턴 학습부에서 학습된 패턴을 저장하는 패턴 데이터베이스; 상기 패턴 데이터베이스에 저장된 패턴을 이용하여 상기 특징 추출부에서 추출한 특징에 대해 패턴을 인식하는 패턴 인식부; 및 상기 패턴 인식부(1-2)에서 인식된 결과에 의거하여 상기 객체의 출입여부를 판단하는 보안 관리장치부(1-1)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 패턴인식을 통한 출입통제시스템에서 상기 입력부는 건물 내외부의 감시 구역 마다 설치되어 그 구역 내의 영상을 촬영하는 다수의 CCTV 카메라로부터 상기 화상데이터를 획득하는 것을 특징으로 한다. 이러한 기술의 배경에는 CCTV의 단순 기능에서 벗어나 화상 인식을 통한 범죄예방의 목적이 더 중요한 요소로 되어 이중 안전에 대한 심리적 안정과 보안 담당자의 부재 시에도 카메라와 RFID의 접목을 통한 이중 보완 감시 시스템이 이발명의 특징이라 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 패턴인식을 통한 출입통제시스템에서 상기 전처리부는 상기 입력부로부터 입력된 화상데이터에 대해 디지탈화, 세션화, 및 잡음제거 중 어느 하나 이상의 전처리를 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 감시 영역 내에 설치되어 감시 영역의 영상을 촬영하는 적어도 둘이상의 감시용 카메라들; 상기 감시용 카메라들로부터 획득된 영상으로부터 행동패턴을 추출하고, 추출된 행동 패턴 영상을 기저장된 행동패턴 영상과 비교하여 상기 감시 영역의 위험 상황을 자동으로 판단하며, 각각의 위험 상황별로 제어신호를 출력하는 능동형 영상감시 장치; 상기 능동형 영상감시 장치에서 처리된 출력 영상을 디스플레이하는 모니터; 를 포함하여 이루어지되, 상기 능동형 영상감시 장치는 : 상기 획득된 영상으로부터 행동패턴을 추출하고, 추출된 행동패턴 영상을 기저장된 행동패턴 영상과 비교하여 위험 상황을 판단하는 영상특성 분석부; 상기 영상특성 분석부가 비교하는 행동패턴 영상이 저장되는 행동패턴 DB; 상기 영상특성 분석부에서 판단된 위험 상황에 대응하여 각각의 위험 상황별로 제어신호를 출력하는 상황 대처부; 상기 상황 대처부에서 출력되는 사항에 대하여 감시자의 선택 사항을 입력받는 선택사항 입력부 ; 정상 상황의 경우 상기 감시용 카메라들로부터 획득한 영상들이 상기 모니터에 시분할 또는 화면분할되어 출력되도록 영상을 변환하여 출력하며, 위험 상황의 경우 상기 감시용 카메라들로부터 획득된 영상 중 상기 위험 상황을 촬영한 감시용 카메라의 영상만이 상기 모니터에 활성화되도록 영상을 변환하여 출력하는 출력영상 제어부 ; 를 포함하여 이루어지는 것 인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, CCTV 카메라로부터 획득되는 영상으로부터 행동패턴을 추출하여 비교 분석함으로써, 위험 상황이 발생한 해당 지역을 용이하게 감시하고 실시간 대처할 수 있다. CCTV의 단순 기능에서 벗어나 화상 인식을 통한 범죄예방의 목적이 더 중요한 요소로 되어 이중 안전에 대한 심리적 안정과 보안 담당자의 부재 시에도 카메라와 RFID의 접목을 통한 이중보완 감시 시스템이 이발명의 특징이라 할 수 있다. 본 발명에 따르면, CCTV 카메라로부터 획득되는 영상으로부터 신규 행동패턴을 추출하여 데이터베이스화함으로써, 다양한 모니터 상황에 대해 자동으로 판단할 수 있다. 본 발명에 따르면, 관리자가 영상감시용 모니터로부터 떨어진 상태에서도 긴급 상황에서 영상감시용 모니터를 확인하여 즉각적으로 대처할 수 있다. 이에 따라 경비 인원을 절감할 수 있게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 패턴인식을 통한 출입통제시스템에 따르면, 인공 지능의 대표적 알고리즘인 신경 회로망을 이용하여 인간 두뇌와 같이 패턴을 인식함으로써 객체를 보다 정확히 인식할 수 있도록 하고, 더 나아가 범죄 예방과 범인 검거에 활용 가능케 하는 효과를 얻을 수 있다.

도면1은 본발명의 실시예 순서도.

본 발명의 실시예로서, 사람, 특히 범죄를 행하고자 하는 행위자의 행동 및 사용되는 도구 등을 영상처리 기법으로 형상화하거나, 실시간 획득된 영상에서 행위자의 행동 및 사용되는 도구 등을 인식하고, 이를 상황별 또는 형태별로 데이터베이스화하고, 기존의 CCTV 카메라에서 수집되는 영상과 데이터베이스를 비교 분석하여 위험 상황에 해당되는 상황이 발생할 경우, 이를 즉각적으로 모니터링 담당자에게 알려주는 행동패턴 영상감시 시스템 및 그 방법이 제공된다. 기존 CCTV의 단순 기능에서 벗어나 화상 인식을 통한 범죄예방의 목적이 더 중요한 요소로 되어 이중 안전에 대한 심리적 안정과 보안 담당자의 부재 시에도 카메라와 RFID의 접목을 통한 이중 보완 감시 시스템이 이발명의 특징이라 할 수 있다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 행동패턴 영상감시 시스템의 구성도이다. 본 발명의 실시예에 따른 행동패턴 영상감시 시스템은, CCTV 카메라(1-4), 패턴인식 장치부(1-2), 모니터(1-5), 보안관리 장치부(1-1), 영상수집 장치(1-8), 영상 저장 장치(1-7) 및 RFID장치부(1-6)를 포함한다. 이때, 패턴인식 장치부(1-2)는 획득영상 처리부, 녹화영상, 영상특성 분석부, 행동패턴 DB, 상황 대처부, 선택사항 입력부, 출력영상 제어부 및 무선통신 모듈을 포함할 수 있다. CCTV 카메라(1-4)는 적어도 둘 이상 구비되며, 통상적으로 복수의 감시 영역/구역 내에 설치되어 각각 감시 영역의 영상을 촬영한다. 이때, CCTV 카메라(1-4)는 아날로그 방식 또는 디지털 방식의 CCTV 카메라일 있다. 영상 수집 장치(1-8)는 상기 CCTV 카메라(1-4)로부터 획득된 영상으로부터 행동패턴을 추출하고, 추출된 행동패턴 영상을 기저장된 행동패턴 영상과 비교하여 상기 감시 영역의 위험 상황을 자동으로 판단하며, 각각의 상황별로 제어신호를 출력한다. 여기서, 행동패턴(motion pattern)은 획득된 영상 내의 사람이나 동물의 동작뿐만 아니라, 획득된 영상 내의 위험도구 또는 위험 인상착의 등의 사물을 포함하며, 고정된 영상에 추가되는 부가 영상일 수 있다. 또한, 상기 영상 수집 장치(1-8) 는 상기 획득된 영상으로부터 일정 패턴을 추출하여 상기 영상 저장 장치(1-7)로 등록하며, 위험도구, 위험 인상착의를 포함하는 사물 데이터는 단일 프레임을 캡처하고, 사람의 행동패턴 추출은 복수의 프레임을 캡처할 수 있다. 즉, 사물 데이터는 단일 프레임의 캡처 영상으로 확인할 수 있고, 사람의 행동패턴은 복수의 프레임을 추출함으로써 정확한 동작을 확인할 수 있다.모니터(1-5)는 상기 영상 수집 장치(1-8) 에서 처리된 출력 영상을 디스플레이한다. 즉, 감시자가 해당 영상을 모니터링할 수 있는 모니터(1-5)로부터 부재중인 경우, 예를 들면, 순찰 또는 자리 비움 등의 경우, 감시자는 감시자 이동 단말기로서 스마트폰을 소지함으로써, 위험 상황이 발생할 경우 원격지에서 상기 통합 보안관리 장치(1-1)를 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 행동패턴 데이터베이스를 이용한 패턴 인식 영상 감시 시스템을 단일망에 적용하여 상황발생 시에 이에 대처하는 방법을 예시하면 다음과 같다. 예를 들면, 모자를 쓴 사람, 칼, 목조르는 행동이 데이터베이스에 포함된 경우, 엘리베이터 내에 여성이 존재한 상태에서 모자를 쓴 남성이 탑승을 하였다. 이때, CCTV 모니터링은 다수의 CCTV 카메라 영상이 모니터에 순차 만일, 다음 상황에서 모자를 쓴 사람이 여성의 목을 감싸고 칼을 손에 든 상황이 발생하였다면, 다시 상기 영상 수집 장치(1-8)의 특성파악/경보 프로그램은 전술한 과정을 거쳐, 해당 CCTV 카메라(1-4)의 화면을 모니터에 활성화하고, "위험요소: 칼", "위험행동: 목조르기"를 화면에 오버랩하여 출력하며, 상황판단 램프/스위치를 점등하게 된다. 후속적으로, 감시자는 위험상황인 것을 인식하고, 즉각적으로 "경찰 연결" 또는 "보안업체 연결"등을 선택하게 되고, 자동으로 해당기관에 연결됨으로써, 해당 상황에 대처할 수 있다.

1-1. 통합 보안 관리 장치.
1-2. 패턴 인식 장치부.
1-3. RFID 장치부.
1-4. CCTV 카메라
1-5. 모니터.(또는 스마트폰 이동형 모니터)
1-6. RF리더
1-7. 영상 저장 장치.
1-8. 영상수집 장치.

Claims

본 발명의 실시예에 따른 행동패턴 영상감시 시스템은, CCTV 카메라(1-4), 패턴인식 장치부(1-2), 모니터(1-5), 보안관리 장치부(1-1), 영상수집 장치(1-8), 영상 저장 장치(1-7) 및 RFID장치부(1-6)를 포함한다. CCTV의 단순 기능에서 벗어나 화상 인식을 통한 범죄예방의 목적이 더 중요한 요소로 되어 이중 안전에 대한 심리적 안정과 보안 담당자의 부재 시에도 카메라와 RFID의 접목을 통한 이중 보완 감시 시스템이 이발명의 특징이라 할 수 있다. 이때, 패턴인식 장치부(1-2)는 획득영상 처리부, 녹화영상, 영상특성 분석부, 행동패턴 DB, 상황 대처부, 선택사항 입력부, 출력영상 제어부 및 무선통신 모듈을 포함할 수 있다. CCTV 카메라(1-4)는 적어도 둘 이상 구비되며, 통상적으로 복수의 감시 영역/구역 내에 설치되어 각각 감시 영역의 영상을 촬영한다. 이때, CCTV 카메라(1-4)는 아날로그 방식 또는 디지털 방식의 CCTV 카메라일 있다. 영상 수집 장치(1-8)는 상기 CCTV 카메라(1-4)로부터 획득된 영상으로부터 행동패턴을 추출하고, 추출된 행동패턴 영상을 기저장된 행동패턴 영상과 비교하여 상기 감시 영역의 위험 상황을 자동으로 판단하며, 각각의 상황별로 제어신호를 출력하여 모니터링하는 CCTV에 한한다.